برد‌های PCB رکن اصلی محصولات الکترونیکی هستند که دارای انواع مختلفی می‌باشند. لازمه‌ی تولید هر محصول الکترونیکی این است که محصول دارای برد مدار چاپی مخصوص به خود با کارآیی مورد نظر باشد. کاربرد برد‌های مدار چاپی و ویژگی‌های آن‌ها در مقاله برد مدار چاپی شناختیم و در این مقاله قصد داریم تا با روش تولید این بردها آشنا شویم و ببینیم یک برد PCB برای تولید چه مراحلی را طی می‌کند.
برای تولید PCB باید مراحل مختلفی به ترتیب انجام شود که این مراحل از طراحی تا تست و برش برد، هر کدام دارای اهمیت خاص خود هستند. قبل از آن که به سراغ تولید PCB برویم باید جنس برد را با توجه به کاربرد و بودجه‌ای که داریم مشخص کنیم، بعد از مشخص سازی جنس برد به سراغ تولید آن برویم. علت انتخاب جنس برد پیش از طراحی این است که در بعضی از فیبر‌های برد محدودیت‌هایی برای زدن حفره و فواصل بین ترک‌ها وجود دارد.
مراحل تولید PCB
برای تولید PCB باید مراحلی به ترتیب انجام شود. کیفیت برد‌های تولیدی به انجام درست این مراحل بستگی دارد و باید این مراحل با نهایت دقت انجام شود تا PCB تولید شده از کیفیت و کارآیی لازم برخوردار باشد. در ادامه با مراحل تولید PCB آشنا می‌شویم:
۱- طراحی برد؛ اولین قدم برای تولید PCB
اولین مرحله‌ی ساخت برد، طراحی آن است که باید توسط طراحان مجرب انجام شود. طراحان برد با توجه به خواسته‌ی شما از برد، سایز محصول مورد نظر و سیاست‌های رقابتی شما برای فروش محصول برد PCB را برای شما طراحی می‌کنند. طراحی برد را می‌توان با نرم افزار‌های مختلفی انجام داد اما متداول‌ترین نرم افزار برای طراحی PCB، آلتیوم دیزاینر است. طراحان برد بعد از تکمیل طراحی برد را از نظر‌های مختلفی بررسی می‌کنند تا مطابق استاندارد‌ها باشد به این عمل بررسی DFM می‌گویند. بررسی DFM یک‌بار دیگر توسط تولسد کننده برد هم انجام میشود تا از تطابق برد با استاندارد IPC اطمینان حاصل شود و هزینه‌ی تولید برد مطابق با برآورد‌های انجام شده باشد.
فایل برد مدار چاپی طراحی شده که شامل اطلاعات مهم و حیاتی PCB است بعد از بررسی DFM به مرحله‌ی بعدی هدایت میشود.
۲- تولید PCB؛ چاپ فایل برد روی ورق نگاتیو
چاپ ویژگی‌های برد فرآیندی بسیار حساس و دارای اهمیت است. دستگاهی با نام Plotter وظیفه‌ی چاپ کردن برد‌های PCB را روی نگاتیو‌های عکاسی بر‌عهده دارد. این نگاتیو‌ها به نور حساس هستند و باید بعد از انجام چاپ با دقت بالا در فضای تاریک نگهداری شوند. Plotter برای هر لایه از برد نگاتیو چاپ می‌کند، در نگاتیو لایه‌های داخلی مسیر‌های مسی (قسمت‌های رسانا) با رنگ مشکی مشخص میشوند و قسمت‌های دیگر برد که جوهر مشکی روی آن‌ها چاپ نشده را قسمت‌های غیررسانا تشکیل می‌دهند. لایه‌های خارجی دارای رنگ‌های برعکس هستند و قسمت‌های غیررسانا با جوهر مشکی پوشانده میشوند.
۳- چاپ مسیر مس روی PCB (حساس‌ترین مرحله)
همانطور که می‌دانید فیبر برد‌های PCB توسط یک لایه مس پوشانده شده است. ورق نگاتیو ورق حساس به نور است و با قرار دادن نگاتیو‌ها روی لایه‌ی مسی برد و کالیبره‌کردن ورق با برد، PCB آماده چاپ مسیر مس (ترک‌ها، محل حفره‌ها و…) است. در این مرحله نور UV را به ورق‌ها و بردها می‌تابانند، نور تابیده شده باعث میشود تا مس‌هایی که در زیر چاپ رسانا قرار دارند سخت شوند. عمل قرار‌دهی نگاتیو‌ها و تاباندن اشعه UV باید در محیط ایزوله انجام شود زیرا وجود کوچک‌ترین ذره گرد و غبار می‌تواند عامل وجود مشکلاتی مثل مدار باز یا اتصال کوتاه شود.
چاپ مسیر مس بر روی برد مدار چاپی
۴- اسید‌شویی PCBها بعد از سخت شدن مس
مرحله‌ی بعد شستشوی برد با اسید است. فرآیند اسید شویی بردها، مس قسمت‌هایی از برد که باید غیر رسانا بماند و با اشعه UV سخت نشدند را از بین می‌برد. بعد از این مرحله فقط مس قسمت‌هایی از برد که ورق نگاتیو روی آن‌هاست باقی می‌ماند. با اسید‌شویی مس‌های اضافی نوبت به جداکردن ورق نگاتیو است. ورق نگاتیو با اسیدی که مس را می‌شوید از بین نمی‌رود و برای از بین بردن آن باید از حلال دیگری استفاده کرد. حلال دوم ورق را از روی برد پاک می‌کند. با اتمام فرآیند اسید‌شویی PCB با مسیر‌های رسانا‌ی مشخص شده باقی می‌ماند.
۵- بررسی PCBها برای تطابق با فایل مرجع
بعد از آن که مسیر‌های مسی برد آماده شدن بردها را برای بررسی واحد کنترل کیفی می‌سپارند. واحد کنترل کیفی با استفاده از دستگاه بازرسی خودکار نوری برد‌های آماده شده را با فایل برد مرجع و استاندارد‌ها تطابق می‌دهد. با اطمینان از درست انجام شدن مراحل قبل مطابق فایل، PCBها برای لایه بندی و سوراخ کاری به مرحله‌ی بعد می‌روند.
۶- سوراخ کاری برد‌های PCB؛ فرآیندی حساس در تولید PCB
با بررسی و اطمینان از درست انجام شدن مراحل قبل، بردها برای سوراخ کاری آماده میشوند. تراز بودن بردها و عدم تاب داشتن آن‌ها یکی از عواملی است که باید پیش از انجام فرآیند سوراخ کاری بررسی شود. با اطمینان از تراز بودن، بردها را برروی میز‌های فلزی بدون بار به کمک فیکسچر محکم می‌کنند. یک مته‌ی دقیق عمل سوراخ کاری بردها را انجام می‌دهد که باعث میشود، سوراخ‌های زده شده via یا محل قرار‌گیری پایه‌ی قطعات DIP هستند.
۷- لایه بندی PCBهای چندلایه
برای تولید PCB چندلایه ابتدا باید قطعات در لایه‌های میانی مونتاژ شوند، بعد از مونتاژ برد با برد مرجع مطابقت داده شده و از درستی مونتاژ اطمینان حاصل کنیم. تولید PCB چند لایه نیازمند لایه‌های میانی Prereg است. یک تکنسین با تجربه لایه‌ها را روی یکدیگر می‌چیند و بین لایه‌ها prereg قرار می‌دهد، سپس لایه‌ها به وسیله‌ی دستگاه پرس برروی هم فیکس میشوند. به عمل پرس لایه‌ها روی یکدیگر اصطلاحا ساندویچ برد می‌گویند. با انجام لایه بندی‌ها تولید PCB تقریبا رو به اتمام است.
۸- و در آخر پوشاندن برد با solder mask و مارکاژ برد
با اتمام لایه بندی PCB، بردها باید توسط لایه‌ی solder mask پوشانده شوند. solder mask لایه‌ی عایق برد است که روی لایه‌های خارجی برد اعمال میشود و از لایه‌ای که مس روی آن قرار‌دارد محافظت می‌کند. solder mask باید مطابق با برد طراحی شود زیرا در برد‌های SMD در محل قرار‌گیری قطعات نباید لایه‌ی عایق قرار داشته‌باشد. در برد‌های DIP نیز روی حفره‌های برد نباید لایه‌ای قرار‌بگیرد تا محل پایه‌ی قطعات مسدود نشود. لایه‌ی solder mask را بعد از قرار‌دهی روی بردها توسط اشعه ماورای بنفش محکم می‌کنند و مطمئن میشوند تا این لایه به خوبی سر جای خود فیکس شده باشد.
مشخص سازی محل جایگذاری قطعات روی PCB (مارکاژ برد)
۹- تست PCB تولید شده
با قرار‌گرفتن لایه‌ی solder mask فرآیند تولید PCB به اتمام می‌رسد اما مثل تمامی محصولات دیگر باید بعد از تولید مورد تست و بررسی قرار گیرند. بررسی PCBها توسط وارد کردن الکترون به بردها انجام میشود. واحد کنترل کیفی میزان جریان عبوری و مسیر انتقال جریان را با فایل برد مرجع مطابقت می‌دهد و در صورت درست بودن نتایج تست، برد آماده‌ی مونتاژ قطعات است.
کارخانه تولید برد مدار چاپی در حال تست برد
نحوه تولید PCBهای چندلایه
برای تولید PCBهای چندلایه باید تمامی مراحل بالا طی شوند و این مراحل برای تولید هر‌کدام از لایه‌های برد به صورت جداگانه انجام میشود. تفاوت تولید PCB چندلایه با PCBهای تک‌لایه و دولایه در این است که بعد از تولید PCB لایه‌های میانی ابتدا مونتاژ قطعات روی لایه‌های میانی انجام میشود. بعد از مونتاژ قطعات روی لایه‌های میانی لایه‌های برد روی یکدیگر سوار میشوند و PCB چندلایه تولید میشود.
روش‌های دیگر تولید PCB
برای تولید PCB روش‌های دیگری نیز وجود دارد اما روشی که در بالا به توضیح مراحل آن پرداختیم روشی است که در کارخانه‌های تولید برد مدار چاپی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه با روش‌های دیگر تولید PCB آشنا می‌شویم.
تولید برد مدار چاپی با استفاده از ماژیک‌های ضد اسید
این روش یکی از انواع روش تولید PCB است که برای تولید PCB به صورت مبتدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش ما به اسید مخصوص برد مدار چاپی و یک ماژیک ضد اسید نیاز داریم.
روش تولید PCB با استفاده از ماژیک‌های ضد اسید به این صورت است که ابتدا سطح لایه‌ی مسی روی برد را با استفاده از یک سمباده‌ی نرم صاف می‌کنیم. بعد از انجام این کار باید خطوط انتقال جریان را با استفاده از یک ماژیک ضد اسید پر رنگ روی سطح مس رسم کنیم. این کار نیازمند دقت بالا و تمرکز است. برای افزایش دقت در این روش تولید PCB می‌توانید از خطوط انتقال جریان را در ابعاد واقعی یک شابلون تهیه کنید و این خطوط را با استفاده ا این شابلون روی برد رسم کنید.
بعد از رسم خطوط باید برد را در اسید فرو ببرید تا قسمت‌هایی از سطح مسی که روی آن‌ها ماژیک کشیده نشده است به وسیله‌ی اسید از مس پاک شوند. در این فرآیند دقت کنید که دستتان هنگامی که دارید خطوط جریان را روی سطح مسی رسم می‌کنید با سط برد تماس نداشته باشد چرا که ممکن است باعث شود چربی دستتان روی سطح مسی بنشیند و هنگامی که برد را در اسید غوطه ور می‌کنید این سطوح به شود کامل از مس پاک نشوند.
فرآیند تولید PCB؛ تولید کالبد و مسیر انتقال خون در بدن انسان
تولید PCB همانند تیتر بالا مثل تولید مسیر‌های انتقال خون و کالبد بدن انسان است. این مثال اهمیت و حساسیت این فرآیند را به خوبی بیان می‌کند. تولید PCB باید برای هر برد مطابق با طراحی و عملکرد برد طراحی شود. در ایران با پیشرفت تکنولوژی شرکت‌هایی هستند که توانسته‌اند با استفاده از فناوری‌های روز دنیا و متخصصان مجرب به تکنولوژی تولید PCB دست پیدا کنند. آوند الکترونیک یکی از شرکت‌هاییست که توانسته با دانش روز دنیا و جدید‌ترین تکنولوژی‌ها فرآیند تولید PCB را برای شما مشتریان عزیز انجام دهد. برای طراحی برد الکترونیکی برروی لینک کلیک کنید. از این که تا انتهای این مقاله همراه آوند الکترونیک بودید از شما سپاسگزاریم.
